JP3497618B2 - ポリエチレンナフタレートの製造方法 - Google Patents
ポリエチレンナフタレートの製造方法Info
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Description
よび重縮合反応に使用される触媒の量を調節して高純度
及び向上された特性を有するポリエチレンナフタレート
を製造する方法に関する。
レート(polyethylenenaphthala
te:以下PENと略称する)は引張強度、弾性率、衝
撃強度等のような機械的物性は勿論、耐熱性、耐久性、
耐薬品性、耐放射線性、電気絶縁性等のような物理化学
的特性が良好であるため、これを二軸延伸フィルムに製
造してコンデンサー、包装材、写真フィルム、磁気記録
媒体を始め、多様な製品の基材として及びその他の産業
的用度として色々な分野で広く使用している。特にPE
Nの二軸延伸フィルムは高倍率延伸によって高い機械的
強度を維持しながら熱収縮率が少なく、現在磁気記録媒
体用基材フィルムとして広く使用されるポリエチレンテ
レフタレートより、機械的強度、熱安定性および寸法安
定性のような諸物性に優れている。前記のような優れた
特性によって、PENフィルムは8mmテープ、Cタイ
プ VHSテープおよび長時間録画用VHSテープ等の
基材フィルムとして使用されている。また、PENは1
15℃の高いガラス転移温度を有し、ポリエチレンテレ
フタレートに比べて耐熱性に優れるため、高温滅菌消毒
が可能で、ガス遮断性に優れており、瓶および各種包装
材の製造に広く使用でき、これに関する研究が活発に進
行されている。
が、優れた機械的強度および熱安定性を有するために
は、0.4dl/g以上の固有粘度(Intrinsi
c viscosity)を有すべきである。しかしな
がら、このような高い粘度はPENの生産を難しくす
る。即ち、重合体の高い固有粘度は、重合反応中生成さ
れた気泡成分(エチレングリコールおよび副反応によっ
て生成されたアセトアルデヒド、環形オリゴマー成分、
水分等含有)の抜出を妨害する。チップの内部に混在さ
れた気泡成分は押出過程でポリマーの分解を促進し、フ
ィルム製造時、機械的、熱的、化学的物性を低下させ、
コーティングまたは蒸着のような後続工程で色々な問題
を誘発する。また、重縮合中PENの粘度が急激に上昇
すると、PENが撹拌機中心部に融着され撹拌機の作動
を妨害する。
多い試図が行われきた。例えば、日本特開昭62−26
0882にはジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキ
シレート(dimethyl−2,6−naphtha
lene dicarboxylate:以下DM−
2,6−NDCと略称する)とエチレングリコールを
1:2のモル比で混合し、この混合物を230乃至24
0℃でDM−2,6−NDCに対し0.06乃至0.1
重量%の酢酸カルシウム触媒の存在下でエステル交換反
応させ、285乃至295℃でDM−2,6−NDCに
対し0.03乃至0.04重量%の三酸化アンチモン触
媒の存在下で重縮合反応させた後、反応器の加圧と減圧
を少なくとも一回以上交互に実施して、ポリマー内に含
まれている気泡を除く方法が記述されている。しかしこ
のような操作を繰り返す場合、ポリマーが劣化されるの
みでなく、反応器内の上部にあるポリマー表面の気泡成
分は抜け出ることができるが、反応器内の下部のポリマ
ー中の気泡成分は抜け出ることができないので、大きい
効果は得ることができないという欠点がある。
般的に溶融押出工程中フィルターに高い圧力をが負荷す
るが、PENに異物質が混在するようになると、フィル
ター圧の上昇速度が速くなる。これによって、フィルタ
ーの交換周期が短くなるので、生産性が低下する。エス
テル交換反応の生成物をフィルターへ通過させ、異物質
を除くこともできるが、異物質によってフィルターが詰
まる現象が頻繁に生じ、異物質の完全な除去が不可能で
あるという問題点がある。
合、かかる問題点を解決するために、ジメチルテレフタ
レート原料をエステル交換反応器に投入する前に、15
0℃で溶融させた後、1乃至3段階のフィルターを通過
させ、異物質を除去する方法が使用されている。しかし
ながら、PENの場合は、その製造原料のジメチル−
2,6−ナフタレンジカルボキシレートが190℃の高
い融点を有するため、前記と同じ方法によって溶融精製
すると、エステル交換反応開始温度の150乃至160
℃に温度を低めるのに長時間が要し、生産性が低下す
る。したがって、前記のようなポリエチレンテレフタレ
ートの異物質除去方法をPENの製造に適用することは
不適合である。
目的は、高純度および優れた物性を有するポリエチレン
ナフタレート(PEN)を高収率および高生産性で製造
する方法を提供することにある。
に、本発明では、ジメチル−2,6−ナフタレンジカル
ボキシレートとジオール化合物をエステル交換反応およ
び重縮合反応させ、ポリエチレンナフタレート(PE
N)を製造するにおいて、前記エステル交換反応時に、
前記ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
に対し0.1乃至0.5重量%のエステル交換反応触媒
を使用し、前記重縮合反応時前記ジメチル−2,6−ナ
フタレンジカルボキシレートに対し0乃至0.004重
量%の重縮合反応触媒を使用することを特徴とするPE
Nの製造方法を提供する。
交換反応の前に、前記ジメチル−2,6−ナフタレンジ
カルボキシレートとジオールを1:1乃至1:2.5の
モル比で混合し、150乃至180℃で溶融してフィル
ターを通過させることを含む。 本発明に使用し得るジ
オール成分としては、エチレングリコール、1,3−プ
ロピレングリコール、1、2−プロピレングリコール、
2,2−ジエチル−1、3プロパンジオール、2,2−
ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタン
ジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタン
ジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−シクロ
ヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタ
ノールおよびそれらの混合物がある。これらの中でエチ
レングリコールが好ましい。
媒は、マンガン、カリウム、リチウム、カルシウム、マ
グネシウム、亜鉛、アルミニウムおよびカドミウム化合
物およびそれらの化合物から選択され、ジメチル−2、
6−ナフタレンジカルボキシレートの重量に対し0.1
乃至0.5重量%、好ましくは0.15乃至0.4重量
%の量で使用される。前記エステル交換反応触媒の添加
量が0.5重量%より多い場合は、急反応が発生し、重
縮合反応時固有粘度の上昇速度が速過ぎて、生成される
気泡成分が抜出されない。また、前記触媒の添加量が
0.1重量%より少ない場合は、反応時間が長過ぎて、
生産性が低下する。
ンチモン、ゲルマニウム、コバルト、チタン、錫、亜
鉛、アルミニウム、鉛、マンガンおよびカルシウム化合
物、およびそれらの混合物から選択され、ジメチル−
2、6−ナフタレンジカルボキシレートの重量に対し0
乃至0.004重量%、好ましくは0乃至0.002重
量%の量で使用される。前記重縮合反応は安定剤の存在
下で行うこともでき得る。前記安定剤としてはトリメチ
レン燐酸等の燐酸塩系化合物を使用することができ、前
記ジメチル−2、6−ナフタレンジカルボキシレートの
重量に対して0.01乃至0.1重量%の量で添加する
ことが好ましい。
る。即ち、270乃至300℃の温度、30乃至500
Torrの圧力で第1段階重縮合反応を行った後、0.
1乃至10Torrの高真空で第2段階重縮合反応を行
い、固有粘度0.4以上のポリエチレンナフタルレート
を製造できる。必要によっては3段階以上に区分して重
縮合反応を行うこともできる。
メチル−2、5−ナフタレンジカルボキシレートとジオ
ールをエステル交換反応の前に混合、溶融および濾過す
る。この際、ジメチル−2、6−ナフタレンジカルボキ
シレートとジオールの混合モル比は1:2乃至1:2.
5の範囲が好ましく、生成された混合物を150乃至1
80℃範囲の温度で溶融させ、溶融された混合物を少な
くとも一つのフィルターに通過させる。
ッシュの第一フィルター、50乃至100μmメッシュ
の第二フィルターおよび5乃至15μmメッシュの第三
フィルターからなることもできる。また前記第二フィル
ターなしで前記第一と第三フィルターのみ使用すること
もでき、第一フィルターのみを単独使用することもでき
る。前記フィルターはいずれかの形態を使用しても差支
えないが、好ましい形態はジスク形、ロール形等であ
る。
粘度が0.4乃至1.0dl/g、好ましくは0.5乃
至0.8dl/gであり、ジメチル−2、6−ナフタレ
ートとエチレングリコールを重縮合反応して得たポリエ
チレンナフタレート80モル%以上および他の単量体と
のコポリエステル10モル%以下を含む。コポリエステ
ルの製造に使用できる単量体の例としてはジメチル−
1、2−ナフタレート、ジメチル−1、5−ナフタレー
ト、ジメチル−1、6−ナフタレート、ジメチル−1、
7−ナフタレート、ジメチル−1、8−ナフタレート、
ジメチル−2、3−ナフタレート、ジメチル−2、7−
ナフタレート、ジメチルテレフタレートおよびこれらの
混合物が含まれる。
て、テープの工程性および走行性を改善するために、本
発明のPENは無機充填剤をさらに含むことができる。
これら無機充填剤の添加量は、PENの重量に対し0.
001乃至1.0重量%が好ましく、粒径は0.1乃至
1μmが好ましい。前記粒子の粒径が0.1μmより小
さい場合は、フィルム表面での粒子効果が非常に少な
く、高倍率延伸時表面スリップ性が不良で、粒子の粒径
が1μmより大きい場合は表面粗度が高過ぎるので、磁
気テープの電磁気特性が悪くなってドロップアウト(d
rop−out)現象が発生する。
酸化ケイ素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、カ
オリン、タルク、硫酸バリウム等の金属酸化物、黄化
物、水酸化物等がある。
法によって溶融押出して未延伸シートに成形した後、こ
れを二軸延伸して二軸配向PENフィルムを製造する。
この際、延伸温度は120乃至160℃であり、延伸倍
率は縦方向に3.0乃至4.5倍および横方向に3.5
乃至4.5倍であるものが好ましい。
より詳細に説明するけれども、本発明がこれら実施例に
よって限定されるものではない。本発明の実施例および
比較例において、得たPENの各特性は下記の測定方法
によって測定したものである。
(Akyvis4000,SKC)を使用して、60:
40重量比のフェノールとテトラクロロエタンの混合溶
液25ml当り0.1gの濃度の試料を35℃で測定し
た値である。
を60:40重量比のフェノールとテトラクロロエタン
の混合溶液に加え、150℃で加熱溶解した後、濾過し
て顕微鏡で観察した際、直径が5μm以上の異物質の個
数として評価した。
プに入っている気泡を、肉眼、または光学顕微鏡を用い
て確認したものであるが、100個のサンプルを無作為
抽出して、気泡が入っているチップの個数をパーセント
として評価した。
色工業株式会社、モデル:SZS−Σ80)を用いて、
2°の測定角で、C光源を測定光源として使用して測定
した。
h)の数が、6以上の場合は生産性良好、5乃至6の場
合は普通、5以下の場合は不良として評価した。
500gとエチレングリコール3,815gにジメチル
−2、6−ナフタレンジカルボキシレートに対し酢酸マ
ンガン0.15重量%を投入してエステル交換反応させ
た。重縮合反応器に、ジメチル−2、6−ナフタレンジ
カルボキシレートに対し0.05重量%のトリメチレン
ホスフェートを投入して撹拌し、30分後に前記エステ
ル交換反応の生成物を投入した。重縮合触媒の投入なし
で270℃、300Torrで20分間1次重縮合させ
た後、290℃、0.2Torrで、150分間2次重
縮合させ、PENチップを製造した。
媒として三酸化アンチモンをジメチル−2、6−ナフタ
レンジカルボキシレートに対し0.001重量%投入
し、295℃、0.3Torrで重縮合反応させる以外
は実施例1と同様にして、PENチップを得た。
媒投入なしで295℃、0.3Torrで重縮合反応さ
せる以外は実施例1と同様にして、PENチップを得
た。
用してエステル交換反応を行い、重縮合触媒として酢酸
コバルトをジメチル−2、6−ナフタレンジカルボキシ
レートに対し0.0005%を投入し、295℃、0.
2Torrで重縮合反応させる以外は実施例1と同様に
して、PENチップを得た。
−ナフタレンジカルボキシレートに対し0.008重量
%投入し、295℃、0.3Torrで重縮合反応させ
る以外は実施例1と同様にして、PENチップを得た。
量%使用し、295℃、0.4Torrで重縮合反応さ
せる以外は実施例1と同様にしたが、重縮合反応が遅延
されて、固有粘度が0.4以上上昇しなかった。
%使用し、重縮合触媒なしで295℃、0.3Torr
で重縮合反応を行う以外は実施例1と同様にして、PE
Nチップを得た。
反応結果は表1に示した。
500gとエチレングリコール3,815gを170℃
で溶融させた後、5μmメッシュのフィルターを通過さ
せ、異物質を除去した。次いで、濾過された溶融物をエ
ステル交換反応器に投入し、追加のエチレングリコール
900gおよび酢酸マンガン0.15重量%(ジメチル
−2、6−ナフタレンジカルボキシレート重量基準)を
添加してエステル交換反応を行った。エステル交換反応
終了後、重縮合反応器にトリエチレンホスフェート0.
05gを投入して撹拌分散し、30分後、前記エステル
交換反応生成物を重縮合反応器に投入させ、270℃、
300Torrで、20分間、1次重縮合反応を行っ
た。さらに、前記1次重縮合反応生成物を290℃、
0.2Torrで、150分間、2次重縮合させ、PE
Nチップを得た。
チレングリコールをそれぞれ7,500gと4,764
g使用して160℃で溶融させ、エステル交換反応を酢
酸マンガン0.15重量%のみを添加して行なう以外は
実施例5と同様にして、PENチップを得た。
チレングリコールをそれぞれ7,500gと2,850
gを使用して180℃で溶融させ、追加のエチレングリ
コールを1,000gおよび酢酸マンガンを0.15重
量%添加してエステル交換反応を行なう以外は実施例5
と同様にして、PENチップを得た。
500gのみを200℃で溶融させ、エチレングリコー
ルを3,815gおよび酢酸マンガンを0.15重量%
添加してエステル交換反応を行なう以外は実施例5と同
様にして、PENチップを得た。
結果を表2に示す。
明の方法によって触媒の投入量を調節してエステル交換
反応および重縮合反応を行うと、反応速度が制御され、
反応途中に気泡成分が重合体内に混入されることが抑制
され、好ましくは反応原料を混合、溶融、濾過すること
によって精製した後に投入すれば、高純度および向上さ
れた特性を有するPENを、高収率および高生産性で収
得することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボ
キシレートとジオールをエステル交換反応および重縮合
反応させポリエチレンナフタレートを製造するにおい
て、前記エステル交換反応時ジメチル−2,6−ナフタ
レンジカルボキシレートの重量に対し0.1乃至0.5
重量%のエステル交換反応触媒を使用し、前記重縮合反
応時前記ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートに対し0乃至0.004重量%の重縮合反応触媒を
使用し、かつ前記エステル交換反応の前に前記ジメチル
−2,6−ナフタレンジカルボキシレートおよびジオー
ルを1:1乃至1:2.5のモル比で混合し、150乃
至180℃範囲の温度で溶融し、濾過することを特徴と
するポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートの製造方法。 - 【請求項2】 前記濾過工程を100乃至500μmメ
ッシュの第一フィルター、50乃至100μmメッシュ
の第二フィルターおよび5乃至15μmメッシュの第三
フィルターからなる群から選択された少なくとも一つの
フィルターを通過させ行うことを特徴とする請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 前記エステル交換反応触媒がマンガン、
カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、亜
鉛、アルミニウムおよびカドミウム化合物からなる群か
ら選択される少なくとも1つであることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記重縮合触媒がアンチモン、ゲルマニ
ウム、コバルト、チタン、錫、亜鉛、アルミニウム、
鉛、マンガンおよびカルシウム化合物からなる群から選
択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項
1記載の方法。
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- 1995-07-28 JP JP19388795A patent/JP3497618B2/ja not_active Expired - Fee Related
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